燃油燃气锅炉燃烧调节技术

燃油燃气锅炉的燃烧调节

葛升群

陕西省锅炉压力容器检验所

1　前　言

所谓燃烧调节是指通过各种调节手段，保证送入锅炉炉膛内的燃料及时、完全、稳定和连续地燃烧，并在满足锅炉出力需要前提下使燃烧工况最佳。油质燃料和气体燃料是优质燃料，与煤相比较，它们的热值高，容易着火和稳定燃烧。但是，如果在运行中不注意监督和及时调整，发生事故的可能性更大。同时，当燃烧调整不当或不合理时，会造成较大的不完全燃烧热损失，降低锅炉热效率和运行的经济性；燃油锅炉中出现低温腐蚀、严重积灰、尾部再燃烧等问题；引起锅炉燃烧器烧坏，或发生回火、脱火和炉膛灭火；处理不当时还可能造成燃油燃气爆炸事故。下面介绍几点具体的调节方法，以供操作人员借鉴。

2　燃料量的调节

燃料量的调节方法与锅炉负荷的变化幅度，燃料系统及燃烧器的形式有关。本节以燃油锅炉的调节方法为例作以介绍。

简单机械雾化油嘴的调节范围通常只有10％～20％。当锅炉负荷变化不大时，可采用改变炉前油压的方法进行调节，增大油压即可达到增加喷油量的目的。当锅炉负荷变化较大时，可以更换不同孔径的雾化片来增减喷油量。当锅炉负荷变化很大时，上述两种调节方法都不能适应需要，只好通过增加或减少油嘴数量来改变喷油量。

对有多只燃烧器布置的燃油锅炉，为了避免调节时喷油量出现阶梯性，不能仅仅改变工作燃烧器的数量，而不调节燃烧器喷油量。通常应用以下三种调节方式。

2.1　同时调节全部燃烧器的喷油量而不改变工作燃烧器的数量

这种调节方法简单易行，调节时所有燃烧器的油、风配比同时变化，调节曲线光滑。若采用回油式燃烧器，只需调节总回油门和总风门，而且，部分不工作燃烧器由于配风器的风门关闭不严产生的漏风或为了保护配风器所需要的漏风也不会增加，便于保持锅炉的热效率，易实现低氧燃烧。

2.2　同时调节全部燃烧器的喷油量并改变工作喷燃器的数量

强化燃烧时，当全部工作燃烧器油压升到最高，喷油量达到最大时仍不能满足调节量，可投入新的燃烧器。为了保持调节平滑，投入新燃烧器后，全部工作燃烧器的喷油量应相等，为

式中：G为新燃烧器投入后每个喷嘴的喷油量，kg/s；G_max为喷嘴的最大喷油量，kg/s；n为新燃烧器投入前的工作喷嘴数量。

这种调节方式仅适用于负荷比较稳定的锅炉。对于负荷变化大，燃烧调整频繁的锅炉，需要经常启停燃烧器，同时又必须相应开关配风器的风门，操作比较麻烦，而且配风器的漏风还会增加锅炉的空气过量系数。

2.3　调节部分燃烧器的喷油量并改变工作燃烧器的数量

燃油锅炉采用这种调节方式，一般布置两个范围比较大的可调节燃烧器，如回油式机械雾化喷嘴，其喷油量调节范围可达40％～100％，当锅炉负荷变化时，可相应调节回油阀开度使回油量得到改变。其余的燃烧器可采用简单机械雾化喷嘴。

在燃油量最小时，只投入可调节燃烧器。当需要增加燃油量，强化燃烧时，投入一个不可调节燃烧器，同时将两个可调燃烧器的喷油量降低，保持总燃油量不变，然后再增加可调节燃烧器的喷油量，使燃油量逐渐增加。

这种调节方式的优点是燃油量的调节范围可以很大，其燃油系统比第一种调节方式中采用全部可调节燃烧器简单一些。调节和燃烧过程中，一部分燃烧器可以保持在额定工况下工作，燃油量维持不变，锅炉的燃烧稳定性较好。它的不足之处与第二种调节方式相同，若燃烧器频繁启停，不工作的配风器有漏风；此外，不可调燃烧器和可调节燃烧器的喷油量不同，后者的喷油量又需调节，难以保证每个燃烧器合适的油、风配比，经常是可调节燃烧器的风量过大，使锅炉的空气过量系数增加，所以它只适用负荷比较稳定的锅炉。(www.xing528.com)

为了保持炉膛火焰均匀，充满度较好，火焰中心不偏斜，使过热器进口两侧烟气温差不超过规定值（一般为20～30℃），应适当地选择投入燃烧器的位置，并根据负荷的大小和气温的高低，尽可能将较多的燃烧器投入使用。锅炉运行中如需启动新燃烧器，点火方法应按锅炉启动时的点火程序进行，一般允许用正在运行的燃烧器来进行点火。

3　送风量的调节

在一定范围内，随着送风量的增加，油、气与空气的混合得到改善，有利于燃烧。但是，如果风量过多，会降低炉膛温度，增加不完全燃烧损失；同时由于烟气量增加，既增加了排烟热损失，又增加了风机耗电量。如果风量不足，会造成燃烧不完全，导致尾部积碳，容易发生二次燃烧事故。因此，对于每台锅炉应通过热效率试验，确定其在不同负荷时的经济风量。

炉内空气风量可以用过量空气系数来表示，而且大小可以近似地由烟气中二氧化碳或氧气的含量来表示：

式中：

为最大RO₂值，％，对一定的燃料它是个常数；O₂为氧量表的读数。

在实际运行过程中，通常根据喷嘴着火情况和烟气中二氧化碳或氧的含量来调节送风量。对于燃油燃气锅炉，经济合适的炉膛出口的空气过量系数为1.05～1.10。燃气锅炉若取＝11％，α＝1.05，从式（2）可求得CO₂＝10.2％，O₂＝1.0％。若测得炉膛出口CO₂的值大于10.2％或O₂小于1.0％，则说明风量太小，须要适当开大送风机的调节挡板，反之亦然。燃油锅炉也可用同样的方法先确定测点处合适的CO₂或O₂的值，然后再与实测值进行比较，以确定送风量是否调节。若锅炉和烟道处于负压运行，外界空气会由于炉墙或炉门不严密而漏进烟道，显然越到烟道后部，烟气中α的值越大。因此，在用二氧化碳表或氧量表检测锅炉送风量时，要考虑测点前漏风的影响，以确定测点处合适的CO₂和O₂的值。

在进行燃烧调整时，除了要调节进入炉膛的风量外，还应当注意调整配风。如果配风不合适，锅炉烟气中会出现大量炭黑，形成不完全燃烧，或出现燃烧不稳定，甚至引起熄火。这些现象可以通过对火焰和排烟的观察来确定，若火焰和烟气的颜色出现异常，应及时调节燃料量和风量，加强混合，并根据合理配风的原则，调节气流的旋流强度和各股气流的配比，以期达到最稳定和最经济的燃烧效果。

4　引风量的调节

随着锅炉负荷的增减，燃料量发生变化时，燃烧所产生的烟气量也相应变化。因此，应及时调整引风量。当锅炉负荷增加时，应先增加引风量，后增加送风量，再增加燃料供应量；当锅炉负荷减小时，应先减少燃料供应量，再减少空气供应量，最后减少引风量。在正常运行中，应维持炉膛负压19.6～29.4Pa。负压过大，会增加漏风，增大引风机电耗和排烟热损失；负压过小，容易喷火烧人，影响锅炉房整洁。

5　火焰的调节

燃油燃气锅炉在运行中，为了保持良好的燃烧工况，运行人员必须注意火焰的颜色、火焰的分布、风量的配合、烟色的变化等。燃烧工况良好时，火焰中心在炉膛中部，火焰均匀地充满炉膛但不触及四壁；高低合适，火焰不冲刷炉底，也不延伸到炉膛出口；着火点距燃烧器出口适中，以免烧坏喷嘴和风口。一般燃气锅炉采用无焰燃烧或半无焰燃烧，燃烧器出口火焰是光亮耀眼的，在炉膛上部的火焰呈透明并略带浅蓝色。燃用高炉煤气和发生炉煤气，火焰呈浅蓝色；排出的烟色应完全是透明的，即烟囱不见冒烟。燃油锅炉燃烧器出口处油雾均匀无黑色，火焰中心呈淡橙色，白亮均匀，火焰尾部无黑烟，整个火焰轮廓清晰，外圈无雪片状火星，火焰以外烟气透明。

火焰中心的位置是锅炉稳定燃烧的重要保证。火焰中心过高使得燃料在炉内的燃尽时间缩短，烟气中的可燃气体和炭黑就不能完全燃烧，带入烟道后不仅增加了不完全燃烧损失，而且可能引起尾部再燃烧，同时使得过热器传热温压增加，导致过热蒸汽温度增高。火焰中心产生偏斜，大大恶化火焰的充满度，使得水冷壁和过热器受热不均匀，会造成较大的烟温偏差，严重时火焰直接冲刷水冷壁，造成“飞边”，燃油锅炉中冲刷部分形成焦结。

火焰中心高低的调节主要是以改变燃烧器的运行方式来实现。若投入上排燃烧器，火焰中心便较高；反之，投入下排燃烧器，火焰中心就较低。保持火焰中心居中不偏斜，首先要求投入运行的燃烧器均匀分布，同墙布置的燃烧器左右对称，四角布置的燃烧器同排对称、不缺角；其次，调整好每个燃烧器出口的气流速度，要求每排或对称的燃烧器出口气流速度一致；另外，对于每个燃烧器要求调整好喷嘴的位置以及配风，油喷嘴应选择适当的雾化角，必要时改变扩口角度或燃烧器间距，及时调整火焰长度、形状及回流区位置。

燃油锅炉运行时，若燃烧器喷嘴喷出的油雾不均匀，局部流量密度很大，或者存在很大的油滴，火焰根部可以看到一根根黑条；当大油滴燃烧时，火焰外围有雪片状火星。这时应检查喷嘴是否有局部堵塞或磨损，应进行清洗或更换；调整油温、油压或雾化蒸汽压力；调整配风器或打焦；选择适当的雾化角，对回油喷嘴，限制最低回油压力。若火焰外有未完全燃烧的炭黑和可燃气体，则可以看到火焰四周及尾部有火焰回卷及黑烟，炉膛上部烟气混浊。这时应调节风量及各个燃烧器之间的风油分配；检查并调整配风器及喷嘴位置；打焦并消除结焦的原因。

燃气锅炉运行中，若出现麦黄色、浑浊或灰蒙蒙的火焰，则表明风量过小或混合不良，应及时加大风量或控制燃气量；若烟囱冒黑烟，说明燃气不完全燃烧而析出炭黑，此时也应调节风量和燃气量等措施予以改善。

保持适当的二氧化碳含量和适当的过量空气系数。CO₂含量一般在12.5％～13％之间，过量空气系数一般为1.05～1.2。

（注：该论文发表于《西安能源》2005年第1期）